20世纪80年代以来,我国玉米品种选育以高产为主要目标,通过选育和推广高秆大穗型品种和延长生育期来获得高产,收获方式主要采用人工收获,收获时籽粒含水率一般在30%以上[5]。收获时籽粒含水率高不仅影响机收籽粒质量,而且增加烘干成本和安全贮藏的难度[6,7]。玉米机收籽粒质量指标主要包括籽粒破碎率、杂质率和损失率[8,9],受收获期籽粒含水率、收获机械、气象因子及栽培措施等多种因素影响[10]。黄淮海夏播玉米区主要种植制度是冬小麦–夏玉米的一年两熟制。光温资源紧张和耕种时间短是该地区农业生产的主要矛盾[11],玉米收获时籽粒含水率偏高是制约玉米机械粒收技术应用的重要因素[12]。玉米品种京农科728由北京市农林科学院玉米研究中心选育,具有早熟优质、抗旱节水、耐密抗倒、籽粒脱水快和适宜全程机械化等突出优势,是符合当前玉米生产和市场需求的优势品种。因此,本试验以京农科728为研究材料,于2016-2018年在黄淮海地区布点开展京农科728机械粒收质量性状研究,以期为该品种示范推广提供技术支持。
1 材料与方法
1.1 试验材料
以玉米品种京农科728（Jingnongke 728）为试验材料。
1.2 试验设计
于2016-2018年,在黄淮海夏播玉米区共50个试点开展籽粒机收试验。试验小区面积666.7m2,留苗密度75 000株/hm2。其他管理同当地大田生产。
1.3 调查指标
1.3.1 生育期 调查并记录各试点京农科728的播种期、出苗期、拔节期、吐丝期、生理成熟期和收获期。
1.3.2 株高和穗位高 于吐丝期,在各小区分别选取代表性植株10株,测定株高和穗位高,取平均值[13]。
1.3.3 籽粒机收产量 籽粒生理成熟后,选择合适的时间采用玉米籽粒收获机对小区进行全部机械直收籽粒,并立即称籽粒质量。籽粒产量（kg/hm2）=[亩产鲜籽粒重（kg）×15]×[1-杂质率（%）]×[1-收获时籽粒含水率（%）]/[1-籽粒标准含水率（14%）]。
1.3.4 籽粒机收性状 在机收地块,随机在收割机舱内取2kg籽粒样品,用PM8188水分测定仪测定籽粒含水率,3次重复。手工分拣完整粒、破损粒和杂质,分别称重（KW1为完整粒质量,KW2为破碎粒质量,NKW为杂质质量）。计算方法如
下[14]：
籽粒杂质率（%）=[NKW/（KW1+KW2+NKW）]×100;籽粒破碎率（%）=[KW2/（KW1+KW2）]×100。
1.4 数据统计与分析
采用Microsoft Excel 2007和DPS 6.5软件进行数据整理和统计分析。
2 结果与分析
2.1 不同试点和年份生育期的差异
由表1可知,2016-2018年京农科728在黄淮海夏播玉米区6个省份共50个试点中,播种最早为6月1日,最晚为6月22日,播种后平均5.2d出苗,变幅为3.0~13.0d;吐丝期最早7月25日,最晚8月15日;生理成熟期最早为9月10日,最晚为10月8日。由此可见,京农科728在黄淮海夏播玉米区具有良好播期适应性。
表1 京农科728在不同试点的生育期
Table 1
| 年份 Year | 试验地点Site | 播种期 Sowing date | 出苗期 Emergence stage | 吐丝期 Silking stage | 生理成熟期 Physiological maturity stage | 收获期 Harvest stage |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2016 | 安徽省亳州市涡阳县 | 6/19 | 6/26 | 8/11 | 10/03 | 10/13 |
| 安徽省阜阳市太和县 | 6/16 | 6/21 | 8/02 | 9/24 | 10/04 | |
| 河南省濮阳市濮阳县 | 6/10 | 6/14 | 8/01 | 9/20 | 9/30 | |
| 河南省新乡市获嘉县 | 6/10 | 6/14 | 8/02 | 9/20 | 10/01 | |
| 河南省商丘市虞城县 | 6/08 | 6/12 | 8/01 | 9/18 | 9/27 | |
| 山东省德州市齐河县 | 6/10 | 6/14 | 8/02 | 9/20 | 10/02 | |
| 山东省滨州市邹平县 | 6/01 | 6/05 | 7/25 | 9/10 | 9/25 | |
| 山东省潍坊市诸城县 | 6/08 | 6/12 | 8/01 | 9/18 | 9/26 | |
| 河北省邯郸市曲周县 | 6/12 | 6/16 | 8/04 | 9/23 | 10/05 | |
| 河北省沧州市盐山县 | 6/12 | 6/16 | 8/05 | 9/24 | 10/09 | |
| 河北省任丘市鄚州镇 | 6/12 | 6/19 | 8/01 | 9/22 | 10/03 | |
| 河北省任丘市辛中驿镇 | 6/20 | 6/26 | 8/06 | 10/05 | 10/13 | |
| 天津市蓟州区东施古镇 | 6/22 | 6/26 | 8/07 | 10/06 | 10/17 | |
| 天津市宝坻区周良镇 | 6/12 | 6/15 | 8/02 | 9/24 | 10/04 | |
| 天津市蓟州区下仓镇 | 6/20 | 6/24 | 8/15 | 10/03 | 10/12 | |
| 北京市通州区永乐店镇 | 6/16 | 6/21 | 8/05 | 10/02 | 10/13 | |
| 北京市顺义区赵全营镇 | 6/20 | 6/26 | 8/07 | 10/08 | 10/17 | |
| 2017 | 安徽省宿州市灵璧县 | 6/05 | 6/09 | 7/28 | 9/15 | 9/27 |
| 安徽省宿州市埇桥区 | 6/06 | 6/10 | 7/26 | 9/16 | 9/28 | |
| 河南省周口市商水县 | 6/08 | 6/12 | 8/01 | 9/19 | 9/28 | |
| 河南省漯河市郾城区 | 6/10 | 6/14 | 7/31 | 9/20 | 9/30 | |
| 山东省聊城市茌平县 | 6/05 | 6/09 | 7/28 | 9/16 | 9/28 | |
| 山东省滨州市惠民县 | 6/15 | 6/28 | 8/11 | 10/03 | 10/13 | |
| 山东省德州市齐河县 | 6/14 | 6/21 | 7/31 | 10/03 | 10/12 | |
| 河北省保定市蠡县 | 6/14 | 6/21 | 7/31 | 10/05 | 10/17 | |
| 年份 Year | 试验地点Site | 播种期 Sowing date | 出苗期 Emergence stage | 吐丝期 Silking stage | 生理成熟期 Physiological maturity stage | 收获期 Harvest stage |
| 河北省保定市蠡县 | 6/10 | 6/15 | 7/28 | 9/25 | 10/06 | |
| 河北省石家庄市新乐市 | 6/20 | 6/26 | 8/05 | 10/07 | 10/16 | |
| 河北省邢台市平乡县 | 6/19 | 6/24 | 8/12 | 10/05 | 10/16 | |
| 河北省冀州市官道李乡 | 6/08 | 6/15 | 8/01 | 9/26 | 10/07 | |
| 河北省冀州市小寨乡 | 6/19 | 6/25 | 8/12 | 10/06 | 10/16 | |
| 天津市武清区崔黄口 | 6/22 | 6/27 | 8/09 | 10/07 | 10/16 | |
| 北京市密云区靳各寨村 | 6/10 | 6/15 | 7/31 | 9/26 | 10/09 | |
| 北京市通州区永乐店镇 | 6/19 | 6/24 | 8/15 | 10/06 | 10/17 | |
| 2018 | 安徽省阜阳市太和县 | 6/11 | 6/17 | 7/31 | 9/17 | 10/04 |
| 安徽省亳州市涡阳县 | 6/12 | 6/16 | 7/31 | 9/21 | 10/05 | |
| 安徽省宿州市埇桥区 | 6/19 | 6/26 | 8/11 | 10/03 | 10/12 | |
| 河南省周口市商水县 | 6/10 | 6/15 | 7/28 | 9/18 | 9/29 | |
| 河南省商丘市柘城县 | 6/11 | 6/17 | 7/31 | 9/17 | 10/04 | |
| 山东省临沂市平邑县 | 6/19 | 6/24 | 8/13 | 10/08 | 10/16 | |
| 山东省烟台市莱州市 | 6/09 | 6/14 | 8/01 | 9/28 | 10/09 | |
| 山东省济南市章丘市 | 6/22 | 6/27 | 8/10 | 10/03 | 10/12 | |
| 山东省德州市齐河县 | 6/21 | 6/26 | 8/09 | 10/04 | 10/14 | |
| 河北省冀州市周村乡 | 6/13 | 6/17 | 7/31 | 9/26 | 10/08 | |
| 河北省唐山市玉田县 | 6/17 | 6/23 | 8/12 | 10/08 | 10/18 | |
| 河北省唐山市滦南县 | 6/11 | 6/15 | 8/02 | 9/24 | 10/08 | |
| 河北省廊坊市三河市 | 6/09 | 6/14 | 8/01 | 9/24 | 10/04 | |
| 河北省廊坊市霸州市 | 6/17 | 6/22 | 8/07 | 10/04 | 10/15 | |
| 天津市宁河区宁河县 | 6/15 | 6/20 | 8/09 | 10/03 | 10/15 | |
| 北京市房山区周口店镇 | 6/20 | 6/26 | 8/10 | 10/05 | 10/16 | |
| 北京市顺义区赵全营镇 | 6/17 | 6/22 | 8/09 | 10/05 | 10/14 |
京农科728出苗期-生理成熟期天数平均为100.3d,变幅92~107d,变异系数3.4%;出苗期-吐丝期平均46.3d,变幅40~52d,变异系数7.1%;吐丝期-生理成熟期平均为54.0d,变幅47~64d,变异系数8.2%。生理成熟期-收获期平均10.9d,变幅8~17d,变异系数19.0%（图1）。
图1
2.2 不同试点和年份植株的株高和穗位高
由图2可知,京农科728在黄淮海夏播玉米区50个试点平均株高为277.2cm,变幅233.0~305.0cm,变异系数5.4%;平均穗位高为89.9cm,变幅65.0~110.0cm,变异系数10.0%。不同年份的株高和穗位高差异不大,2016、2017和2018年平均株高分别为276.3、275.0和280.3cm;平均穗位高分别为93.2、89.0和87.4cm。
图2
图2
京农科728在不同年份和试点的株高和穗位高
Fig.2
Plant height and ear height of Jingnongke 728 in different years and sites
2.3 收获时籽粒含水率、杂质率和籽粒破碎率
表2 京农科728在不同年份和试点的产量、籽粒含水率和机收质量
Table 2
| 年份 Year | 试验地点Site | 产量 Yield (kg/hm2) | 籽粒含水率 Grain moisture content (%) | 籽粒破碎率 Grain broken rate (%) | 杂质率 Impurity rate (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| 2016 | 安徽省亳州市涡阳县 | 10 849.5 | 22.4 | 4.6 | 1.4 |
| 安徽省阜阳市太和县 | 11 052.0 | 24.2 | 3.4 | 1.3 | |
| 河南省濮阳市濮阳县 | 11 184.0 | 26.5 | 5.5 | 1.7 | |
| 河南省新乡市获嘉县 | 11 403.0 | 25.6 | 6.1 | 2.3 | |
| 河南省商丘市虞城县 | 10 512.0 | 23.2 | 2.6 | 1.3 | |
| 山东省德州市齐河县 | 10 404.0 | 23.4 | 5.5 | 0.2 | |
| 山东省滨州市邹平县 | 12 078.0 | 24.1 | 3.7 | 1.1 | |
| 山东省潍坊市诸城县 | 11 283.0 | 24.6 | 4.7 | 1.4 | |
| 河北省邯郸市曲周县 | 11 407.5 | 25.3 | 4.3 | 1.1 | |
| 河北省沧州市盐山县 | 11 743.5 | 22.4 | 3.9 | 0.4 | |
| 河北省任丘市鄚州镇 | 11 310.0 | 23.3 | 3.3 | 0.5 | |
| 河北省任丘市辛中驿镇 | 10 965.0 | 25.5 | 4.6 | 2.2 | |
| 天津市蓟州区东施古镇 | 10 785.0 | 22.1 | 2.6 | 1.2 | |
| 天津市宝坻区周良镇 | 11 070.0 | 22.6 | 2.6 | 1.3 | |
| 天津市蓟州区下仓镇 | 10 513.5 | 24.3 | 6.6 | 2.2 | |
| 北京市通州区永乐店镇 | 10 575.0 | 22.4 | 4.6 | 1.2 | |
| 北京市顺义区赵全营镇 | 10 185.0 | 24.8 | 3.5 | 1.5 | |
| 2017 | 安徽省宿州市灵璧县 | 10 506.0 | 23.6 | 3.9 | 2.1 |
| 安徽省宿州市埇桥区 | 9 303.0 | 23.3 | 2.3 | 1.2 | |
| 河南省周口市商水县 | 10 806.0 | 23.9 | 3.9 | 1.2 | |
| 河南省漯河市郾城区 | 10 782.0 | 24.1 | 2.8 | 2.3 | |
| 山东省聊城市茌平县 | 11 349.0 | 24.2 | 5.3 | 2.5 | |
| 山东省滨州市惠民县 | 11 341.5 | 24.3 | 5.2 | 1.3 | |
| 山东省德州市齐河县 | 10 545.0 | 23.4 | 3.3 | 1.0 | |
| 河北省保定市蠡县 | 10 560.0 | 20.8 | 2.3 | 2.6 | |
| 河北省保定市蠡县 | 10 395.0 | 24.7 | 3.6 | 1.6 | |
| 河北省石家庄市新乐市 | 10 635.0 | 25.7 | 4.4 | 2.1 | |
| 河北省邢台市平乡县 | 10 035.0 | 26.2 | 4.6 | 3.1 | |
| 河北省冀州市官道李乡 | 10 665.0 | 22.2 | 2.5 | 1.3 | |
| 河北省冀州市小寨乡 | 9 855.0 | 24.1 | 3.1 | 1.9 | |
| 天津市武清区崔黄口 | 10 110.0 | 26.7 | 5.6 | 2.3 | |
| 北京市密云区靳各寨村 | 9 870.0 | 22.6 | 2.8 | 0.2 | |
| 北京市通州区永乐店镇 | 11 250.0 | 23.5 | 3.2 | 1.5 | |
| 2018 | 安徽省阜阳市太和县 | 10 179.0 | 23.3 | 4.6 | 0.8 |
| 年份 Year | 试验地点Site | 产量 Yield (kg/hm2) | 籽粒含水率 Grain moisture content (%) | 籽粒破碎率 Grain broken rate (%) | 杂质率 Impurity rate (%) |
| 安徽省亳州市涡阳县 | 8 895.0 | 23.6 | 3.4 | 1.9 | |
| 安徽省宿州市埇桥区 | 8 536.5 | 26.2 | 4.0 | 2.2 | |
| 河南省周口市商水县 | 9 444.0 | 26.5 | 5.1 | 2.2 | |
| 河南省商丘市柘城县 | 9 555.0 | 25.4 | 4.8 | 2.6 | |
| 山东省临沂市平邑县 | 9 840.0 | 26.4 | 4.7 | 2.0 | |
| 山东省烟台市莱州市 | 10 845.0 | 22.1 | 2.7 | 0.3 | |
| 山东省济南市章丘市 | 10 138.5 | 28.4 | 5.0 | 2.6 | |
| 山东省德州市齐河县 | 11 457.0 | 28.7 | 3.3 | 2.4 | |
| 河北省冀州市周村乡 | 10 320.0 | 23.2 | 3.1 | 1.6 | |
| 河北省唐山市玉田县 | 10 335.0 | 25.7 | 2.6 | 1.8 | |
| 河北省唐山市滦南县 | 10 830.0 | 24.2 | 3.5 | 1.8 | |
| 河北省廊坊市三河市 | 9 720.0 | 23.2 | 2.7 | 1.9 | |
| 河北省廊坊市霸州市 | 10 110.0 | 24.5 | 3.2 | 1.8 | |
| 天津市宁河区宁河县 | 10 635.0 | 24.5 | 3.2 | 1.7 | |
| 北京市房山区周口店镇 | 9 750.0 | 24.1 | 3.2 | 1.7 | |
| 北京市顺义区赵全营镇 | 10 380.0 | 23.7 | 3.6 | 1.9 | |
| 平均值Average | 10 526.0 | 24.3 | 3.9 | 1.6 | |
| 标准差Standard deviation | 715.0 | 1.6 | 1.1 | 0.7 | |
| 变异系数Coefficient of variation (%) | 6.8 | 6.6 | 27.6 | 40.7 | |
2.4 不同试点和年份的产量差异
由表2可知,京农科728在不同年际和试点间机械粒收产量平均为10 526.0kg/hm2,变幅8 536.5~12 078.0kg/hm2,变异系数6.8%,变异系数小,说明京农科728在黄淮海夏玉米区各试点机收产量高且稳产。50个试点中,13个机收产量达11 000.0kg/hm2以上,占26.0%;27个产量在10 000.0~11 000.0kg/hm2,占54.0%;10个产量在10 000.0kg/hm2以下,占20.0%。山东省滨州市邹平县试点产量最高（12 078.0kg/hm2）,河北省沧州市盐山县试点次之（11 743.5kg/hm2）,安徽省宿州市埇桥区试点最低（8 536.5kg/hm2）。由图3可知,不同省市间,平均机收产量以山东省各试点为最高（10 928.1kg/hm2）,天津市、河南省和河北省各试点平均产量相差较小,安徽省相对较低（9 903.0kg/hm2）。不同年份产量顺序为2016年（11 018.8kg/hm2）>2017年（10 500.5kg/hm2）>2018年（10 057.1kg/hm2）。
图3
图3
京农科728在不同试点和年份的产量
Fig.3
Yield of Jingnongke 728 in different experiment sites and years
2.5 籽粒含水率与主要机收质量指标的相关性
籽粒含水率与机收质量指标相关性分析（表3）表明,籽粒破碎率、杂质率与籽粒含水率呈极显著正相关（r分别为0.48和0.57,n=50）,说明籽粒含水率是影响京农科728机械粒收质量的主要因素。
表3 京农科728机收质量性状指标相关性分析
Table 3
| 项目Item | 籽粒含水率Grain moisture content | 籽粒破碎率Grain broken rate | 杂质率Impurity rate |
|---|---|---|---|
| 籽粒含水率Grain moisture content | 1.00 | ||
| 籽粒破碎率Grain broken rate | 0.48** | 1.00 | |
| 杂质率Impurity rate | 0.57** | 0.27 | 1.00 |
“**”表示相关性达极显著水平（P<0.01）
"**" indicates correlation at extremely significant level (P < 0.01)
3 讨论
黄淮海区冬小麦和夏玉米一年两熟轮作,由于玉米生育期短、茬口紧,播种晚、收获早,多数品种收获时籽粒含水率高达30%以上[16]。籽粒含水率偏高是造成机收破碎率高的主要因素。本研究表明,破碎率、杂质率与籽粒含水率呈极显著正相关,这说明籽粒含水率是影响玉米机械粒收质量的主要因素。收获期玉米籽粒含水率在品种间存在显著差异[17]。因此,在生产上选择高产优质、抗旱节水、耐密抗倒且籽粒脱水快的玉米品种是实现玉米机械直收籽粒技术大规模应用的关键。康云友等[18]研究表明,机械粒收时收获期籽粒含水率应在25%以下。宋卫堂等[19]研究表明,当玉米籽粒含水率为18%~23%时收获破碎率最低,而综合考虑品种熟期等因素,黄淮海地区可在籽粒含水率28%以下进行机械粒收[20]。2016-2018年在50个试点京农科728收获期籽粒含水率平均为24.3%,含水率处于较适合机械粒收的范围,这与该品种灌浆速率高、生理成熟后籽粒脱水速率快（本课题组之前研究结果已证明）有关。破碎率高是目前玉米机械粒收普遍存在的质量问题[21]。根据GB/T 21962-2008[15],籽粒破碎率应≤5%,杂质率应≤3%,本研究表明,2016-2018年在50个试点京农科728籽粒破碎率平均为3.9%,其中籽粒破碎率≤5%的试点有41个,占比82.0%;杂质率平均为1.6%,其中杂质率≤3%的试点有49个,占比98.0%。由此可见,在黄淮海地区大部分试点京农科728机械粒收时破碎率和杂质率均达到国家机收籽粒标准,可满足玉米籽粒机收要求。在关注玉米机械粒收质量的同时,还应重视熟期和产量的关系,选育和推广早熟、籽粒脱水快且与高产相协同品种是今后需要关注的重点[22]。本研究表明,京农科728在6月1-22日播种,均能在9月10日-10月8日达生理成熟,平均生育期天数为100.3d,生育期短。京农科728在不同年份和试点平均机收产量10 526.0kg/hm2,变异系数6.8%,变异系数小,机收产量≥10 000.0kg/hm2的试点有40个,占比80.0%,说明各试点京农科728机收产量相对稳定。
4 结论
京农科728在黄淮海夏播玉米区具有良好播期适应性,6月上旬至下旬播种,可于最早9月中旬、最晚10月上旬均达生理成熟,机械粒收质量达国家机收籽粒标准,可实现玉米籽粒机械直收,且机收产量高。在黄淮海夏玉米区完全能够保证玉米机械粒收质量和产量,适宜大面积推广应用。
参考文献
Grain quality of Brazilian maize genotypes as influenced by nitrogen level
